Aplicação de ferramentas quimiométricas na investigação de parâmetros para a definição do ponto de corte de interface em polidutos que transportam derivados de petróleo e álcool etílico anidro combustível

Abstract

Derivados de petróleos são geralmente transportados em polidutos de forma sequenciada o que, inevitavelmente, gera interfaces compostas por ambos os produtos. As frentes dessas misturas podem ter tamanhos diferentes dependendo de algumas propriedades físico-químicas como, por exemplo: velocidade de transporte, distância pela qual os fluidos serão transportados e grau de miscibilidade dos mesmos. Esses fatores tendem a dificultar a identificação do ponto de corte da passagem de forma a se obter um mínimo de contaminação dos fluidos. Neste trabalho, são utilizados espectros nos infravermelhos próximo (NIR) e médio (MIR) como respostas analíticas e características físicas de derivados de petróleo e Álcool Etílico Anidro Combustível (AEAC), como densidade (20/4) e índice de refração, associadas a ferramentas quimiométricas para modelar e caracterizar a composição em qualquer posição no poliduto e a qualquer momento, permitindo assim, uma definição mais exata do momento de corte da interface. Para o estudo foram utilizadas misturas de gasolina (gasolina A – óleo diesel) e (gasolina A – AEAC) e como ferramentas quimiométricas, as correlações lineares simples, a Análise por Componentes Principais (ACP) e a regressão por mínimos quadrados parciais (PLS). Como critérios para definição do melhor modelo foram utilizados a quantidade de componentes principais (CP), a tendência e o RMSEP (Root Means Square Error of Prediction) ou RMSECV (Root Means Squared Error of Cross Validation), de forma que fossem obtidas as melhores combinações entre as componentes, com pequenos erros de predição possíveis, e que as variáveis respostas atingissem um nível satisfatório de desempenho. Após validação, foram feitas previsões com os modelos utilizando um grupo de medidas que não foi incluído na construção do modelo. A diferença entre os valores previstos pelo modelo e os de referência foi comparada com a reprodutibilidade dos métodos de referência utilizados no ensaio. Foi observado que para as misturas álcool – gasolina, os resultados são melhores. Já para as misturas gasolina A e óleo diesel, estes são apenas satisfatórios. Com estes resultados pode-se dizer que é possível separar os derivados estudados, mas que o uso do infravermelho, tanto médio como próximo, ainda necessita melhorias para que possa ser aplicado em medições on line.

Products derived from petroleum are usually transported in polyducts in such a sequenced way that it inevitably generates interfaces consisting of both. The front of these mixtures may have different sizes depending on some physical and chemical properties, such as speed transport distance by which the fluids will be transported and the degree of miscibility thereof. These factors tend to hinder the identification of the cutoff point of the passage in order to obtain a minimum of fluid contamination. Two types of spectra have been used in this project, one in the near infrared (NIR) and another one in the middle infrared (MIR) in order to provide analytical responses and physical characteristics of oil and Anhydrous Ethanol Fuel (EACA ), such as density (20/4 ) and refractive index, associated with chemometric tools to model and characterize the mixture composition at any point and at any time in the polyduct running, thus allowing for a more precise definition of the interface cutting moment. For the study, two types of gasoline blends were used: (A gasoline – diesel oil) and (A gasoline - EACA). As chemometric tools, the simple linear correlations, the Principal Component Analysis (PCA) and the partial least squares regression (PLS). As criteria for defining the best model it was used the amount of principal component (PC), the trend, and the Root Means Square Error of Prediction (RMSEP) or RMSECV (Root Means Squared Error of Cross Validation), so that the best combinations were obtained among components, with the least amount of prediction errors, and a satisfactory level of performance in the response variables. After validation, some predictions were made with the models by using a measure group which had not been included in the chemometric model building up. The difference between the values predicted by the chemometric model and the reference values was compared to the reproducibility of the reference methods used in the test. It was noticed that for the mixtures alcohol – gasoline A, the results are good, although as for mixtures A gasoline and diesel oil, the outcomes are just satisfactory. Based on the above-mentioned results, it is inferred that it is possible to separate the petroleum products studied, even though the use of Infrared, middle or near, still requires improvements in order to be applied to on-line measurements.